黄河泥沙减少的原因和今后泥沙状况分析（李文家）

时间：2022-02-23 17:00:12 浏览量：次

一、实测水沙状况及问题提出

实测水量和沙量情况见下表和以下两图。龙门、华县、河津状头4站多年平均输沙量，1919～59年和1956～99年两个系列分别为16.5亿t和12.7亿t，相应的利津入海水量分别为484.7亿立方米和318.3亿立方米。在1956～99年系列中的1960～69年、1970～79年、1980～89年、1990～91年和1995～2004年分别为17.1亿t、13.5亿t、8.0亿t、8.8亿t和6.3亿t，与此相应的利津入海水量分别为512.9亿立方米、304.2亿立方米、290.7亿立方米、131.7亿立方米和105.2亿立方米。上述数据对比看出，进入黄河的泥沙和利津入海水量，与相当于自然状况下的1919～59年系列相比，1960年以后发生了较大差异，其变化的原因是什么和今后如何变化，关系到黄河防洪减淤工程体系的总体布局、规划减淤工程的建设时机，本文对泥沙变化的原因和今后变化的情况进行初步分析。

二、泥沙减少的主要因素

泥沙减少的主要因素有水利、水保措施减沙和降雨变化两项。

对于水利、水保措施减少入黄泥沙，在水沙基金(一)、水沙基金(二)、水保基金综合、水保基金、“八五”攻关、自然科学基金和防洪规划等7项工作中进行了研究，这7项工作有些还采用水保法和水文法两种方法进行了计算。由于各项成果之间差异较大，现将水保法的平均成果列入下表。

鉴于降雨变化统计分析工作量巨大，而河龙间区间多年平均来沙量约占4站沙量60％，本文利用了水利部黄河水利委员会水文局有关同志对河龙区间历年降雨的变化研究成果，来分析降雨变化情况。又由于河龙区间汛期来沙约占全年的90%，引起有效产沙的降雨为日暴雨量大于25mm的大雨和暴雨、以及它们的笼罩面积和落区，本文在水文局同志研究成果中摘出了历年日降雨量大于25mm的累计笼罩面积，历年变化情况见下图和下表。

为了分析降雨变化对来沙的影响，本文分析了累计笼罩面积和来沙的关系，其关系点呈带状关系，但带状宽度大于汛期水量与来沙量的关系。得出主要结论是累计笼罩面积小于23.5万平方公里时，年来沙随着累计笼罩面积增加的幅度较小；累计笼罩面积大于23.5万平方公里时，年来沙随着累计笼罩面积增加的幅度急剧增加，其分界点比多年平均值小8.9万平方公里。

从上图和表看出，50年代、60年代和70年代河龙间日降雨量大于25mm的累计笼罩面积年代平均值，大于多年平均值，其中50年代最大、60年代和70年代基本一致，说明这三个年代河龙区间来沙量较大。

90年代累计笼罩面积比50、60、70年代小，与系列平均值基本相同；80年代和21世纪以后的几年远小于整个系列平均值，21世纪以后的几年最小，河龙间来沙也到达80年实测资料各个年代的最小值，甚至还小于1922～1932年的连续枯水段。

从上图中看出，1982～87年和1999~2004年两个6年系列可以引起有效产沙的降雨规律和产沙规律具有较强的一致性，这两个系列河龙区间实测沙量分别2.49亿t和2.11亿t。

三、泥沙减少的主要因素定量分析(泥沙还原)

1、还原方法及成果

鉴于泥沙主要来源于汛期，甚至大部分来源于7～9月份，本文点汇了1959年以前河口镇、河龙间、咸阳、张家山、状头、河津汛期(或者7～9月份)水量和全年沙量关系；然后利用各家采用水保法计算的上述六站各个时段减沙量平均值按照同比例放大相应年份的实测来沙，将汛期(或者7～9月份)天然来水和计算的沙量点汇在1959年以前的水沙关系上；最后对点群以外的个别点按离来沙的最近距离修正到点群内，得到以下6个图，这6个图反映出的汛期(或者7～9月份)天然水量和沙量关系呈带状，表明同样来水，由于降雨落区不同、降雨强度不同，造成的来沙量不同。按上述还原后的泥沙见下表。

上6图和上表反映出六站还原的结果表明：

(1)还原沙量与实测沙量相比，水利水保措施各年代平均减沙量：1960～69年、1970～79年、1980～89年和1990～99年分别为2.14亿t、3.98亿t、5.36亿t和3.93亿t。与各家利用水保法计算平均值相比，各个年代分别多0.72亿t、－0.97亿t、0.43亿t和－1.38亿t，各家利用水保法计算的20世纪90年代水利水保措施平均减沙减沙量偏大较多，本人认为主要原因是计算水利水保减沙效益时受20世纪80年代后黄河来沙较少的情况影响，是可以理解的。

(2)还原沙量与16.54亿t相比，降雨变化减少的来沙量，1960～69年、1970～79年、1980～89年和1990～99年分别少为－2.93亿t、－0.99亿t、3.28亿t和4.02亿t

(3) 还原沙量与16.54亿t相比，80年代以来沙量减少的原因，水利水保措施降与降雨变化80年代分别占62%和38%，90年代则分别占49%和51％。

(4)1920～29年和1990～99年两个长期连续枯水段的天然沙量分别为11.62亿t和12.52亿t，1990～99年比1920～29年多0.9亿t，分别比现规划采用五站沙量16.54亿t少4.92亿t和4.02亿t，为降雨较少引起的。

(5)1956～99年(水资源规划采用系列)天然沙量16.20亿t，比现状采用的1919～59年天然沙量16.54亿t少0.34亿t。若今后规划设计的系列改为与水资源规划采用系列一致，五站沙量为16.2亿t，扣除渭河下游和小北干流淤积0.3～0.5亿t，潼关天然沙量为15.7～15.9亿t，即仍维持目前采用的16亿t。

2、成果合理性分析

将各站总图中水沙特点相近的时段抽出来分别进行对比，判断其合理性。以河龙间为例，将系列分为三组，1950～59年、1960～69年和1970～79年为一组，1921～31年、1980～89年和1990～99年为一组，1982～87年和1999～04年为一组，从上图中抽出，点汇出如下三个图。

上述三组图各次的点群基本集中，即利用河龙间各个时段水保法平均值作为基数、将河龙间实测沙量同比例放大、然后将放大后沙量与天然汛期水量关系点汇到各次的天然汛期水量和年沙量关系图上、对严重偏离天然水沙关系的个别点进行修正的还原方法和得出的天然沙量基本合理。

四、水利水保措施减沙作用预估

规划水平年包括2020年水平、2030年水平，并展望长期。

1、2020年水平水利水保措施减沙量预估

包括到2020年已有水利水保措施减沙量维持和新增水利水保措施减沙量。

利用还原法得到的成果对各家利用水保法计算的水利水保措施各年代减沙量平均至进行校核，结果见下表和以下两图。

现状水利水保措施减沙量的维持：水利措施的引沙继续维持0.51亿t；水利措施的面上水库工程，已建水库已基本淤满，再新建的可能性不大，但是已建水库仍起到抬高侵蚀基准面的减沙作用，减沙量按现状的20%计，即减沙0.26亿t。水保措施的林、草、田坡面措施，因规划措施大部分是对已经治理过重复治理，即起到维持现状坡面措施，继续维持1.24亿t；水保措施的淤地坝2005年以前建设淤地坝大部分已淤满，抬高侵蚀基准减沙作用按现状的30％计，即减沙0.26亿t。即现状水利水保措施到2020年维持减沙量2.27亿t。

新增水保措施减沙量：根据水土保持规划，大部分林、草建设安排是过去治过几遍的区域，使林草能够保持下去，新增林、草面积很少，因此，安排的林草建设增加的减沙作用甚微。近期每年建设骨干坝约400座，到2020年可以建设约5000座，考虑单独立项的粗泥沙集中来源区拦沙一期工程建设1140道坝，总体可以建设淤地坝约6000～7000道，按在多沙粗沙区建设6500道，减沙量2.5～3.0亿t，需要说明的是建设在多沙粗沙区的骨干坝大约占70%，该减沙目标预估略有偏大。

到2020年，水利水保措施平均每年减沙量4.77～5.27亿t。

2、2030年水平及长期水利水保措施减沙量预估

鉴于大部分骨干坝设计拦沙年限为15～20年，到2030年，2011年以前建设的淤地坝全部淤满，2011～2015年建设的淤地坝部分淤满，老淤地坝加高和新建淤地坝投资相当，如果在2021～2030年期间淤地坝建设速度按照2020年以前速度建设，到2030年可以在2020年减沙的基础上增加减沙约1.0亿t，即水利水保措施减沙达到约5.77～6.27亿t。按照上述速度，2050年淤地坝基本建设完成，2031~2050年水利水保措施减沙维持5.77～6.27亿t。以后逐步衰减，至2070年左右及其以后，主要靠坡面措施和淤地坝抬高侵蚀基准面减沙，水利水保措施平均每年减沙约4亿t，以后长期维持在此数。

五、结论

根据以上分析得到如下结论：

1、天然水沙系列采用。天然水沙系列采用1956～2000年系列，黄河天然水资源量535亿立方米，泥沙16亿t，与水资源规划采用系列一致。

2、20世纪80年代和90年代泥沙少的原因。与16.54亿t相比，80年代和90年代来沙分别少8.65亿t和7.96亿t，泥沙减少的原因是水利水保措施减沙和降雨变化少来沙，这两个的因素，80年代分别为5.36亿t和3.28亿t，90年代分别为3.93亿t和4.02亿t，

3、2020年水平、2030年水平和2050年水平水利水保措施减沙量。在坚持现状林、草、骨干坝的建设速度基础上，并对粗泥沙集中来源区拦沙工程单独立项建设，2020年水平，水利水保措施减沙5亿t，即在现状减沙4亿t基础上再增加1亿t。2030年水平，水利水保措施减沙6亿t，即在2020年水平减沙5亿t基础上再增加1亿t。以后20年，水利水保措施减沙维持6亿t。

4、长期黄河泥沙展望。2050年及其以后，在坚持现状的林、草建设速度的基础上，由于2050年左右淤地坝基本建设完成，随着淤地坝拦沙库容逐步淤满，水利水保措施减沙作用逐步减弱，再20年后，淤地坝仅剩下抬高侵蚀基准面的减沙作用，水利水保措施减沙衰减为4亿t，以后长期水利水保措施减沙4亿t，黄河泥沙为12亿t。

稿件来源：黄河报·黄河网

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